转载丨“成都芯”突破“卡脖子”难题，跟回锅肉有啥关系？_行业新闻_ 新闻中心

转载丨“成都芯”突破“卡脖子”难题，跟回锅肉有啥关系？

发布时间2024-09-18

“盐煎肉是直接生肉下锅，回锅肉则需要先煮后炒。我们做的事，简单理解就是盐煎肉与回锅肉的区别。”

别误会——这里并非川菜大厨的厨艺分享会，而是芯仕成的“芯片小课堂”。

当被问到其滤波器芯片跟以往有何不同时，成都芯仕成微电子有限公司（以下简称“芯仕成”）创始人、“长江学者奖励计划”青年学者、电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室教授、博士生导师——吴传贵用两道菜我们打了一个形象的比方。

“在传统的原材料基础上，我们增加了一套工序，让它变成了一个全新的产品。”

常言道，治大国若烹小鲜，需要掌握好“火候”和“佐料”的使用——制芯片也是如此。更重要的是，这盘“菜”的掌勺权，必须握在自己手里。

去年10月，华为无线网络产品线总裁曹明在“2023全球移动宽带论坛”期间，发布了全球首个全系列5.5G产品解决方案。自2019年被美国列入实体清单以来，面对外部的“卡脖子”威胁，华为一步步实现了5G芯片设计以及研发制造从0-1的突破。

目前，从拥有5G芯片到实现真正的5G通信之间，仍有一关键部件无法绕开国外技术的垄断，它就是射频前端中的“滤波器”。

在此背景下，吴传贵带领团队研发了新一代单晶压电薄膜滤波器，以最为核心的压电材料技术作为突破口，从基础材料、新型结构以及关键工艺三方面同时入手，构建了材料制造-芯片设计-芯片制造的完整技术体系，成功突破了国外巨头对滤波器技术的垄断和封锁。

当前，成都市全力推进“进万企、解难题、优环境、促发展”工作。成都新经济企业俱乐部与西部科创投资联盟在“新声”栏目第二站，对吴教授创立的芯仕成开展深入调研，探究团队以科技创新打破“卡脖子”封锁、以科技成果转化形成新质生产力的发展路径，了解企业发展过程中对市场、融资、技术、人才等方面需求，为企业发展疏通堵点、化解痛点、消除难点。

新突破：

教授创业，用硬实力破解“卡脖子”难题

‌‌在实现5G通信的过程中，滤波器发挥着至关重要的作用。

内嵌于射频前端中的滤波器，主要负责保留特定频段内的信号，同时滤除特定频段外的信号，从而提高信号的抗干扰性及信噪比。通过滤波器的信号筛选、干扰抑制，芯片能够在复杂电磁环境中更有效地传输和接收数据。

根据结构不同，目前全球主要分为表声波滤波器（SAW滤波器）与体声波滤波器（BAW滤波器）两条技术路线。

SAW滤波器：SAW滤波器是一种用石英、铌酸锂或钽酸锂等压电晶体为基片，在其表面抛光后在上面蒸发一层金属膜，通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极（叉指换能器IDT）。由于温漂特性等因素的限制，普通saw基本更多应用于2.7GHz以下+低Q值（＜800）的低端频段、低端市场。

BAW滤波器：BAW滤波器是体声波器件，相较于SAW，性能全面提升：频段更高（1GHz-7GHz），Q值高（＜3000），带内插损小和带外衰减大，体积小。因在高频率和宽频带的技术优势，可以提供更低的插入损耗、更好的选择性、更高的功率容量、更大的运行频率以及更好的静电放电保护，从而在基站、手机、物联网终端等高频应用场景中表现出色。

前者受限于在频率、Q值方面的表现，无法满足高频应用场景。后者性能全面提升，但生产成本要高出好几倍。

全球龙头博通已经搭建了非常完善的BAW专利保护阵列，对于采取不同模式，尝试BAW规模出货的企业来说，高筑的专利壁垒始终是其摘不掉的“金箍”。

处于全球供应链中的华为，面对的正是一个日本和美国等海外玩家占主导的滤波器市场。

困难时期，突破封锁、解决国家卡脖子难题的共同使命把华为与电子科大紧密联系在了一起。

“华为频繁地来到学校寻求技术上的合作，让我们意识到产业链对滤波器的急需”吴传贵如是说。

虽然供应链受阻，但由村田与高通的技术竞争而催生的产业变革，为后来者带来了一次弯道超车的机遇。

2020年，在原有的SAW之上，村田首创TF-SAW（也叫IHP高性能滤波器，Incredible High Performance），在压电层下方增加载体衬底（Si和SiO₂）减少能量耗散，同时具备低插损、低频率温度系数、高Q值和高带外抑制的特征。

高性能之外，相较于SAW “五花肉”只增加了一层薄膜，大批量下成本可以逼近SAW。

从滤波器本质逻辑来看，制约滤波器性能的是材料，而非半导体设计。此轮产业变革的核心仍然围绕材料展开，而吴传贵自2014年便开始了该领域的材料研究。

“我大概从2014年开始研究这一材料，其实做的还是很早，甚至比目前行业最主要的法国供应商更早。”

在研发层面的先发优势，让吴传贵所在的电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室在此轮产业变革中占据了有利身位。

2019年吴传贵创立成都芯仕成微电子有限公司，正式开启滤波器材料的科技成果转化之路。2021年，电子薄膜与集成器件国家重点实验室--华为公司“滤波器与电路技术”联合实验室挂牌成立。

自此，实验室在技术层面超前布局，芯仕成则根据行业现有需求积极推进产品的转化与量产。

经过5年的努力，此前实验室里的技术成果已经转化为具有完全自主知识产权的单晶薄膜复合晶圆材料，一举解决了国内在高端射频滤波器“卡脖子”的难题。

该材料具有高性能、低成本、高兼容性的特点，可结合现有半导体工艺快速开发新一代TF-SAW产品，工作频率较现有产品相比有3-5倍提升，最高可达15GHz，承载功率较国外产品提升4.25倍。与BAW相比，同等条件下芯片面积减小77%，制造工艺步骤减少78%。

XPOI-V：以单晶硅为基底，中间为氧化层，表面是一层几百纳米的单晶压电薄膜，通常为钽酸锂或铌酸锂。平整度好、粗糙度低、一致性高，制作的TF-SAW工作频段可覆盖0.8GHz-4GHz，具有插损小、Q值高、承载功率大等优势。

XPOI-R: 以单晶硅或铌酸锂为基底，中间为多层薄膜，表面是一层几百纳米的单晶压电薄膜，通常为铌酸锂。平整度好、粗糙度低、一致性高等特点，制作的TF-SAW工作频段可覆盖2GHz-15GHz，具有频率高、带宽大、插损小、Q值高、承载功率大等优势。

Bonding wafer：以单晶硅、石英或碳化硅等为基底，中间为氧化层，表面是微米级的单晶压电薄膜，通常为钽酸锂或铌酸锂。平整度好、粗糙度低、一致性高等特点，制作的TC-SAW工作频段可覆盖0.8GHz-4GHz，具有温度漂移系数小的优势。

对于此前难以逾越的专利壁垒，芯仕成已围绕新材料、新结构、新工艺三大方面构建了完整、全面的专利体系。

至今已累计共54项专利，其中包括PCT4项、中国专利发明51项，主要涵盖新型压电材料、高品质亚微米级单晶薄膜、多物理层仿真与电磁兼容设计、新型薄膜转移集成技术等。

此外，公司打造了具有全球领先优势的“材料-芯片-器件”全技术链条，走出了一条全新的技术路线。

通过齐全的工艺、检测和辅助设备，可独立完成从离子注入、化学机械抛光、晶圆减薄到镀膜的完整工艺和晶圆加工中膜厚、轮廓、应力等相关检测，部分关键设备及工艺为自主开发，具有独创性。2023年被认定为成都高新区集成电路材料中试平台。

规模出货能力方面，芯仕成建设有3,000平方米高等级超净车间，年产量可达50,000片4-8英寸单晶薄膜复合晶圆。

新应用：

市场广阔，新技术路径或颠覆集成电路产业

芯仕成凭借单晶薄膜复合晶圆材料所填补起的高端射频滤波器市场，空间巨大，应用广泛，且需求迫切。

涉及领域包括，智能手机、射频前端模组、移动通讯基站、Wi-Fi路由器、可穿戴设备、特种行业应用等。

智能手机，是其中最大的应用市场。随着通信技术从2G发展至5G，通信频段数目逐步增加（从2G的4个频段上升到5G的50余个频段），一台5G手机，可能需要集成100多个滤波器。

当下SAW滤波器已在2G（GSM）的B1(2100 MHz), B3 (1800 MHz), B5 (850/900 MHz)得到了广泛应用。

在频段较低的领域如蓝牙，导航（GPS、GLONASS、Galileo、北斗）、部分卫星通信场景，SAW滤波器也得到广泛应用。

而2GHz以上的高频通信，特别是3G（UMTS/HSPA）和4G（LTE），芯仕成研发的单晶薄膜复合晶圆可以用于TF-SAW的制造，通过引入温度补偿工艺和超级薄膜工艺，性能可与BAW媲美。

随着5G手机的普及和物联网的发展，单单这一滤波器市场，全球规模就达到1000亿，其中国内市场需求占据50%-80%，是手机射频前端价值量最高、增长最快的单品器件，并保持着年均10%以上的增长。

而国产滤波器替代率只有5%左右，出口几乎为零，替代空间巨大。

值得一提的是，目前公司所具备的单晶薄膜复合晶圆技术路径，除了滤波器外，还可以作为任意芯片原材料的制成路径。

现阶段，芯仕成将滤波器这一卡脖子最严重的领域作为技术切入点，未来有望从材料领域为下游集成电路带来更多的颠覆性变革。通过性能的多倍提升，成本的大幅降低，扩大集成电路应用场景，随之而来的则是更广阔的产品市场。

新征程：

迈过0到1，向着1到1000再出发

截至目前，带有强烈“教授创业“色彩的芯仕成，在川发展院士基金、英诺天使基金等产业基金、市场化基金的加持下，不断汇入资本、上下游伙伴、市场资源，走过了技术转化为产品，并使产品具备生产条件、具备量产能力的准备阶段，从产业和企业的双重层面，迈过了0到1的突破。

接下来，公司将专注于1到1000的发展，根据市场需求进行产能扩充，推进批量生产与规模扩展。

不管是0到1的产学研转化，还是1到1000的产能扩充，都对吴教授这位“教授创业者“提出了更高的要求。对此，拥有双重身份的吴教授，分享了自己的心路历程。

“在学校做创新、做研究时，关心的是够不够‘新’。对于产业化、商业化来说，‘新‘也可能意味着没有成熟的供应商，无法实现批量化生产。

批量化生产也有比实验室更加复杂的生产流程。实验室可以通过1%的成功率来验证原理的正确，批量化生产中则需要确保每个环节的准确性，从而带来足够高的成功率来满足市场需求。”

对于公司运营管理和产品商业化，吴教授保持了更加开放的心态，“工程师有比我强的地方，并不是我是教授，我的水平就比你们高，你首先要接受这一点。”

芯仕成的团队中，技术骨干团队硕博人才比例高达75%，其中包含12位博士。而在团队搭建上，芯仕成选择的所有成员，均具备集成电路行业跨国公司、上市公司或行业头部企业从业经验，平均从业时间大于十年。

这让芯仕成在实验室技术优势基础上，又增添了不可或缺的市场经验、产品研发经验，这让公司的产学研转化之路走得更加扎实、顺畅。

未来，芯仕成将“用颠覆性技术变革集成电路产业”作为企业的愿景，用“求实、坦诚、团队、勤奋“作为企业的价值观。

而对于公司的使命，作为一名学者，也作为一名创业者，吴教授坦言：“我们做的工作可能已经超脱了一家普通的公司做产品挣钱，它还有比较大的社会价值。”

对于这份社会价值，在提及国家面临的“卡脖子”困境时，作为一名学者，吴传贵带一丝歉疚地表示：“我做研究做得很早、技术成果做得再好，如果不能转化成产品，还是不能解决国家的产业问题、经济安全问题。”

而提及芯仕成所取得的成果与突破时，一向安静沉稳的吴教授，语气突然变得兴奋又欣喜：“因为我们在这个过程中又做了一些技术创新，我们做的良率、性能、可靠性，会比现在法国那家公司做出来的高很多。”

当说出“高很多”这三个字时突然闪出的光亮眼神，让新声看到了吴教授作为一名学者兼创业者，在用自身研究成果打破国家“卡脖子”锁链的过程中收获到的由衷快乐。

当前，作为成都首个万亿级产业，电子信息产业已成为成都规模最大、实力最雄厚，并具有全国比较优势的主导产业，具备“设计-制造-生产”完整产业链体系。集成电路也是成都优势产业之一，是城市创新驱动、转型发展的重要支撑。

芯仕成的成长之路，便是成都围绕电子科大、四川大学以及中电科10所、29所、30所等一批高校和科研院所，开展集成电路产业攻坚的一个缩影。

成都新经济企业俱乐部（NEEC）与西部科创投资联盟将进一步落实习总书记在川视察时提出的重要指示，继续深入重点产业链，在推进科技创新和科技成果转化上同时发力，推动政策、资本、企业、市场、人才等关键要素向产业聚集，促进更多的科技创新成果赋能产业发展，加快形成新质生产力，推动新型工业化建设。

- END -

文章来源：新声、新经济发展研究院

转载丨辰显光电缔结战略合作伙伴关系共绘显示新蓝图

返回列表